Радиоактивное загрязнение в результате аварий и деятельности предприятий ядерного топливного цикла

РАДИАЦИОННАЯ ОБСТАНОВКА НА ЮЖНОМ УРАЛЕ

По программе создания в СССР атомной бомбы на Южном Урале (Челябинск-40) был создан крупный комплекс предприятий (Производственное объединение «Маяк»), в том числе по производству оружейного плутония. С 1949 г. ПО «Маяк» начал оказывать воздействие на окружающую среду.

Радиоактивное загрязнение Уральского региона обусловлено:

• сбросом радиоактивных отходов в реку Теча, главным образом, в период 1949–1952 гг.;
• аварией на ПО «Маяк» в 1957 г.;
• выносом при мощном пылевом подъеме радиоактивных продуктов в 1967 г. со дна пересохшего озера Карачай;
• систематическими выбросами в атмосферу от различных предприятий ПО «Маяк» за время его деятельности;
• глобальными выпадениями от испытаний ядерного оружия в атмосфере;
• чернобыльскими выпадениями.

В 1949–1952 гг. р. Теча (бассейн р. Обь) была загрязнена радиоактивными отходами ПО «Маяк». Сброс средне- и высокоактивных жидких отходов осуществлялся в открытую речную систему в 6 км от истока р. Теча. За этот период было сброшено 76 млн м3 жидких отходов общей активностью по гамма-излучению 2,75 млн Ки(=1017Бк); среди этих отходов 90Sr и 137Cs составляли 11,6 и 12,2% соответственно. В настоящее время в воде и грунтах реки содержится около 0,3х1012Бк 90Sr, более 6х1012Бк 137Cs и около 8х108Бк 239,240Pu. В 1951–1964 гг. в верховьях реки был построен каскад водохранилищ, ограничивающий поступление радионуклидов в реку. В настоящее время основным источником поступления радионуклидов в речную сеть являются Асановские болота, аккумулировавшие в себе значительную часть сбрасываемой в 50-е годы прошлого столетия активности; обнаружена также миграция радиоактивности из каскада водохранилищ и обводных каналов.

Отношение 90Sr/137Cs в месте сброса оценивается 4,9, а в с. Затеченском, где река Теча впадает в реку Исеть, оно увеличивается до 43, что свидетельствует о большей миграционной способности 90Sr относительно 137Cs.

Уровни загрязнения поймы 137Cs снижаются по мере приближения к устью. Если в болотах промзоны наблюдаются высокие значения 5550–20350 кБк/м2 (150–550 Ки/км2), то в среднем течении реки они снижаются до 740–1110 кБк/м2 (20–30 Ки/км2), а вблизи устьядо 185 кБк/м2 (5 Ки/км2).

В 1957 г. в результате теплового взрыва емкости на ПО «Маяк», содержащей жидкие радиоактивные отходы (20 млн Ки), произошел выброс радиоактивных продуктов, сформировавших после их выпадения так называемый Восточно-Уральский след (ВУРС) в Челябинской, Свердловской, Курганской и Тюменской областях. Длина следа составила примерно 300 км. Авария получила название Кыштымской по названию ближайшего к ПО «Маяк» города. В момент аварии в радионуклидном составе выпадений преобладали 144Ce(66%), 95Zr(25%), 90Sr(7%). Уже через 8–50 лет после аварии основным в радионуклидном составе загрязнения стал 90Sr. Установлено, что спустя 33 года после аварии в зоне Восточно-Уральского следа плотность загрязнения почв 90Sr в 7–50 раз превышала глобальный уровень. В непосредственной близости от ПО «Маяк» уровни загрязнения 90Sr, по-видимому, могут достигать 1000 Ки/км2 и более.

Инцидент вблизи ПО «Маяк» 1967 г. заключался в том, что в результате пыльной бури были подняты в атмосферу загрязненные иловые отложения (около 22х1012 Бк) с пересохшей береговой полосы озера Карачай, куда производились сбросы жидких радиоактивных отходов предприятия по производству оружейного плутония. В результате на местности образовался радиоактивный след большой протяженности, вышедший далеко за пределы санитарно-защитной зоны предприятия (на расстояние до 75 км). Загрязнение наложилось на существовавшее уже к тому времени загрязнение территории от аварии 1957 г. В выпадениях пыли, поднятой с берегов озера Карачай, содержались, в основном, 137Cs и 90Sr (в соотношении 3:1).

Ландшафт является той вмещающей средой, где происходит круговорот долгоживущих радионуклидов в среде обитания человека и других биообъектов. В 1966 г. на территории Восточно-Уральского следа был создан Восточно-Уральский государственный заповедник общей площадью 16,7 тыс.га, где проводятся радиоэкологические исследования при плотностях загрязнения 90Sr от 74 до 111000 кБк/м2 (2–3000 Ки/км2).

Для перевода используемых в России единиц в систему СИ используется соотношение 1 Ки/км2 = 37 кБк/м2

ЗАГРЯЗНЕНИЕ В РЕЗУЛЬТАТЕ АВАРИИ НА СИБИРСКОМ ХИМИЧЕСКОМ КОМБИНАТЕ

Сибирский химический комбинат является крупнейшим комплексом по производству плутония, урана и трансурановых элементов, функционирует с 1953 г. Он расположен около г. Северск (Томск-7). 6 апреля 1993 г. на радиохимическом заводе Сибирского химического комбината произошла авария, соответствующая согласно Международной шкале ядерных событий уровню «Серьезный инцидент».

Газово-аэрозольный радиоактивный выброс сопровождался 10–15 минутным пожаром. Выброс радиоактивных веществ в окружающую среду произошел на двух уровнях через вентиляционную систему на высоте 150 м и через пролом в стене здания на высоте 15 м.

Результаты отбора проб снега и почв, проведенного в апреле-мае 1993 г. показали следующее соотношение радионуклидов в атмосферных выпадениях (по состоянию на 5 мая 1993 г.):
95Nb : 106Ru : 95Zr : 103Ru : 125Sb :90Sr: 239,240Pu = 2,5:36,5:19,2:1,3:0,5:0,045:0,014.

Особенностью загрязнения являлось также присутствие большого количества радиоактивных частиц активностью до n х105 Бк, в которых преобладал 95Nb. Также обнаруживались частицы, сильно обогащенные 106Ru.

12–13 апреля 1993 г. в районе Сибирского химического комбината была проведена аэро-гамма-съемка. Площадь следа по изолинии 10 мкР/ч на высоте 1 м составила примерно 100 км2 (за пределами промплощадки). Повторная аэро-гамма-съемка следа, проведенная в июне 1993 г., показала закономерное уменьшение уровней мощности дозы.

В настоящее время радиоактивное загрязнение гамма-излучающими радионуклидами аварийного выброса 6 апреля 1993 г. уже практически не отмечается из-за радиоактивного распада преобладавших в выбросе относительно короткоживущих радионуклидов (95Nb, 106Ru, 95Zr).

ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОТ КРАСНОЯРСКОГО ГОРНОХИМИЧЕСКОГО КОМБИНАТА

Основным источником поступления радионуклидов в реку Енисей, а также поступления радионуклидов в атмосферу более 30 лет являлись два прямоточных реактора Красноярского горнохимического комбината, остановленных в 1992 г. (один из них работал с 1958 г., другой — с 1964 г., выведены из эксплуатации один — 30 июня, другой — 29 сентября 1992 г.). Радионуклидный состав воды реки Енисей ниже источника сброса представлен в таблице по данным, полученным в 1992 г. незадолго до остановки прямоточных реакторов.

В настоящее время в реку сбрасываются воды охлаждения системы управления защитой реактора замкнутого типа, а также воды реакторного и радиохимического производств. Причем сброс в реку Енисей осуществляется после бассейна выдержки, построенного в 1993 г. для снижения радиоактивности короткоживущих радионуклидов, через водовыпуск, расположенный в новом месте на несколько километров ниже по течению. Использование только реактора замкнутого типа и бассейна выдержки привело к значительному уменьшению концентрации радионуклидов, особенно, короткоживущих, в воде Енисея, а также к уменьшению их поступления в водную растительность и рыбу. Концентрация 24Na в воде в зоне источника уменьшилась в 3000 раз, 51Cr — в 800 раз, 76As — в 230 раз, 239Np — в 650 раз. Однако, концентрации долгоживущих 60Сo и 137Cs по данным измерений 1993–94 гг. фактически не снизились, т.к. на их содержание в воде влияет переотложение загрязненных донных и пойменных грунтов.

Многолетние сбросы в реку Енисей долгоживущих радионуклидов обусловили загрязнение ими донных отложений и почвы поймы. Ниже приводятся данные о загрязнении донных отложений. Их загрязнение в последние годы связано, в основном, с распадом более короткоживущих радионуклидов (54Mn, 65Zn и др.).

Пространственно-временное перераспределение долгоживущих радионуклидов, происходящее достаточно интенсивно в целом в долине реки Енисей, весьма слабо происходит на ближнем к сбросу наиболее загрязненном участке реки (0–20 км), зарегулированном плотиной Красноярской ГЭС, поэтому изменение радиоактивного загрязнения русла будет происходить очень медленно и зависеть, прежде всего, от радиоактивного распада. Данные о загрязнении донных отложений важны для характеристики загрязнения акваландшафтов реки, а также для оценки загрязнения береговых ландшафтов.
Аномалии на островах и в береговой полосе имеют локальный характер (площадью не более первых сотен квадратных метров). Спектры, полученные в ходе аэро-гамма-спектральной съемки, показывают, что кроме 137Cs в формировании мощности дозы от искусственных радионуклидов вклад вносят 60Co, 152Eu, 154Eu, 65Zn.

По состоянию на 1993 г. соотношение 60Co/137Cs оценивается для всей долины реки Енисей в 0,7 ± 0,32 и слабо варьирует вдоль долины. Отношения 152Eu/137Cs и 154Eu/137Cs весьма заметно изменяются с удалением от источника, сохраняя существенное постоянство на расстоянии более 20 км от места сброса. На участке реки 0–5 км от источника сброса радионуклиды европия, в основном, преобладают над цезием в весьма широком диапазоне: 152Eu/137Cs = 1,8–7,5; 154Eu/137Cs = 1–3; на участке 5–20 км от источника — 152Eu/137Cs = 1,8 ± 0,53; 154Eu/137Cs = 0,5 ± 0,06; на участке более 20 км — 152Eu/137Cs = 0,6 ± 0,17; 154Eu/137Cs = 0,12 ± 0,07. Такое изменение соотношения изотопов европия к цезию свидетельствует о том, что цезий более легко мигрирует во взвесях и растворенном состоянии.

Особенностью работы водотоков (в данном случае мы рассматриваем одну из крупнейших рек мира) является перенос материала в виде растворенного или твердого стока на огромные расстояния, причем его переотложение может происходить на значительном удалении от места эрозии. Так загрязнение 137Cs затапливаемых в половодье почв на некоторых островах, расположенных в 800 км ниже Красноярского горнохимического комбината, близко к загрязнению, наблюдаемому в ближней от сброса зоне.